注射工艺和注射模设计专家讲座

模具设计与制造注射工艺和注射模设计专家讲座第1页教学重点注射工艺过程注射惯用材料注射工艺性分析浇注系统、成型零件及运动机构设计教学难点注射工艺性分析浇注系统设计成型零件设计运动机构设计第3章注射工艺与注射模设计注射工艺和注射模设计专家讲座第2页

3.1注射工艺概述

3.2注射模结构

3.3注射工艺性分析

3.4浇注系统设计

3.5成型零件设计

3.6运动机构设计第3章注射工艺与注射模设计注射工艺和注射模设计专家讲座第3页3.1注射工艺概述3.1.1注射工艺过程

1、成型前准备

原料检验原料染色原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥注射工艺和注射模设计专家讲座第4页3.1注射工艺概述3.1.1注射工艺过程

2、注射过程

3.塑件后处理过程

1）退火2）调湿原料检验预处理合模注射装入料斗保压脱模装入嵌件清理料筒清理模具涂脱模剂嵌件清理、预热预塑化塑件后处理冷却注射工艺和注射模设计专家讲座第5页3.1注射工艺概述3.1.2注射惯用材料

1、热塑性塑料

常见热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。

1）收缩性 2）流动性 3）结晶性

4）热敏性 5）应力开裂和熔融破裂

6）热性能指标和冷却速度

2、热固性塑料

惯用热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂和不饱和聚酯等。

1）收缩性 2）流动性 3）硬化特征

注射工艺和注射模设计专家讲座第6页3.2注射模结构3.2.1注射模基本结构和特点

1—中间板；2—型芯；3—定位圈；4—浇口套；5—定模板；6—导柱；7—导套；8—凸模固定板；9—动模垫板；10—推杆；11—动模板；12—推板；13—推杆固定板；14—垫块；15—推件板注射工艺和注射模设计专家讲座第7页3.2注射模结构3.2.1注射模基本结构和特点

1、成型零件：主要由型芯和凹模组成

2、浇注系统：主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

3、导向机构 4、推出机构：主要由推杆、推出固定板、推板及主流道拉料杆

组成

5、调温系统：主要作用是满足注射工艺对模具温度要求

6、排气槽：主要作用是将成型过程中气体充分排出

7、侧抽芯机构：对于一些带有侧孔塑件，被推出前须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构注射工艺和注射模设计专家讲座第8页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

按注射成型工艺特点可分为：

热塑性注射模、热固性注射模、低发泡塑料注射模、精密注射模等。

按使用注射机不一样分为：

卧式注射模、立式注射模和角式注射模。

按照注射模总体结构特征分为：

单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动镶件注射模、带侧向分型抽芯注射模和自动卸螺纹注射模等。注射工艺和注射模设计专家讲座第9页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

1、单分型面注射模

1－侧型芯滑块；2－斜销；3－推杆；4－定模板；5－动模板注射工艺和注射模设计专家讲座第10页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

2、双分型面注射模

1—中间板；2—型芯；3—定位圈；4—浇口套；5—定模板；6—导柱；7—导套；

8—凸模固定板；9—动模垫板；10—推杆；11—动模板；12—推板 13—推杆固定板；14—垫块；15—推件板注射工艺和注射模设计专家讲座第11页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

3、带有活动镶件注射模

1—推板；2—推杆固定板；3—推杆；4—动模板；

5—凸模滑套；6—导向楔块；7—活动楔块；

注射工艺和注射模设计专家讲座第12页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

4、自动卸螺纹注射模

1—螺纹型芯；2—塑件；3—定模板；4、5—衬套；6—模脚；7—动模垫板；8—动模板

注射工艺和注射模设计专家讲座第13页3.2注射模结构3.2.2注射模分类

5、带侧向分型抽芯注射模

当塑件上有侧孔或侧凹时，需要设置由斜销或斜滑块等组成侧向分型抽芯机构。

6、无流道凝料注射模

它分为热流道注射模和绝热流道注射模两种。

7、推出机构设在定模注射模当因为塑件特殊要求或形状限制，塑件必须留在定模内时，就应在定模一侧设置推出机构，方便塑件能从定模内脱出。

注射工艺和注射模设计专家讲座第14页3.3注射工艺性分析1、注射量

注射机标称注射量表示方法有容量和质量两种。普通国产标准注射机注射量均以容量表示，单位为mL。

2、模具填充速度和压力

模具填充速度（又称注射速度）是熔料被注射进入模具型腔线性速度。

确定制品成型所需注射压力需参考各种塑料注射成型工艺数据，依据其影响原因综合考虑。影响制件成型所需注射压力原因包含塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制件形状复杂程度以及浇注系统等。实际生产中，普通制品成型注塑压力为70~150MPa。注射工艺和注射模设计专家讲座第15页3.3注射工艺性分析3、锁模力

锁模力是指在注射时，为克服型腔内熔体对模具胀模力，注射机施加给模具一个锁紧力。

4、模具温度

注射成型过程中，模具温度对塑件质量影响也很大。

5、成型周期注射工艺和注射模设计专家讲座第16页3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述

1、浇注系统组成和作用

浇注系统是指在模具中，塑料熔体从注射机喷嘴出来抵达模具型腔之前在模具中所流经通道。

其作用是将塑料熔体从喷嘴处平稳地引进模具型腔，并在熔体充模和固化定型过程中保持注射压力，最终能够取得组织致密、外形清楚、表观光洁和尺寸准确塑料制品。

浇注系统普通包含主流道、

分流道、浇口和冷料穴4个部分。注射工艺和注射模设计专家讲座第17页3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述

1、浇注系统组成和作用

浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类型；普通浇注系统又分为直浇口式和横浇口式两种。

直浇口式

1—主流道；2—冷料穴；

3—分流道；4—浇口；5—塑件

横浇口式

1—主流道；2—分流道；

3—塑件；4—冷料穴；5—浇口注射工艺和注射模设计专家讲座第18页3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述

2、浇注系统设计标准

1）流程要短

2）预防型芯变形和嵌件位移

3）预防制品变形和翘曲

4）合理设置冷料穴

注射工艺和注射模设计专家讲座第19页3.4浇注系统设计3.4.2主流道设计

主流道是连接注射机料筒喷嘴和注射模具桥梁，是熔融塑料进入模具型腔时最先经过地方。主流道大小和塑料进入型腔速度及充模时间长短有着亲密关系。其结构以下列图所表示

主流道浇口套与注射机喷嘴结构1—主流道浇口套；2—注射机喷嘴注射工艺和注射模设计专家讲座第20页3.4浇注系统设计3.4.2主流道设计

主流道设计关键点以下：

（1）为便于凝料从主流道中拉出，需要将主流道设计成圆锥形，锥度为2°~6°；

（2）浇口套进口直径应比注射机喷嘴孔直径大1~2mm；

（3）浇口套内孔出料口处(大端)普通应设计成圆角半径为0.5~3mm；

（4）浇口套与注射机喷嘴接触处

球面圆弧度要吻合；

（5）浇口套长度，应尽可能短；

（6）浇口套内表面有一定粗糙度

要求，普通Ra在1.6~0.8之间；

（7）浇口套长度应与定模板厚

度一致。

1—定位圈；2—浇口套；3—定模板注射工艺和注射模设计专家讲座第21页3.4浇注系统设计3.4.3冷料穴设计

为了确保注射质量，储存注射间隔形成冷料，在进料口末端动模板上开设一洞穴或者在流道末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。

常见冷料穴有带Z形头拉料杆冷料穴和带球形头拉料杆冷料穴两种形式 1、带Z形头拉料杆冷料穴

带Z形头拉料杆冷料穴

倒锥型冷料穴注射工艺和注射模设计专家讲座第22页3.4浇注系统设计3.4.3冷料穴设计

2、带球形头拉料杆冷料穴

注射工艺和注射模设计专家讲座第23页3.4浇注系统设计3.4.4分流道设计

分流道是主流道与浇口之间进料通道部分。当塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔时起分流和转向作用。 1、分流道截面形状

常见分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形以及矩形等形式，以下列图所表示。

注射工艺和注射模设计专家讲座第24页3.4浇注系统设计3.4.4分流道设计

2、分流道布置

注射工艺和注射模设计专家讲座第25页3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计

浇口是指浇注系统中连接分流道与型腔狭窄熔体通道。浇口设计与位置选择恰当是否和塑料注射成型质量亲密相关。

浇口形式很多，尺寸也各不相同，按其结构形式和特点普通可分为直接浇口、点浇口、侧浇口和潜伏浇口四种形式。

1、直接浇口

注射工艺和注射模设计专家讲座第26页3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计

2、点浇口3、侧浇口注射工艺和注射模设计专家讲座第27页3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计

4、潜伏浇口

拉切式潜伏浇口

推切式潜伏浇口

注射工艺和注射模设计专家讲座第28页3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算

成型零件是指组成模具型腔，直接与塑料接触，决定塑件形状及尺寸公差零件。

成型零件工作尺寸指直接用来组成塑件型面尺寸，包含型腔和型芯径向尺寸、深度和高度尺寸、螺纹成型零件径向尺寸和螺距尺寸等。 1、影响塑件尺寸精度原因

1）塑件收缩率

塑件成形后收缩率改变与塑料品种、形状、尺寸、壁厚以及成型工艺条件、模具结构等原因相关。

2）模具成型零件设计制造误差

通常成型零件制造公差值

取塑件公差值

1/3~1/6。

3）成型零件磨损

因为磨损而造成模具成型零件尺寸改变与塑件产量、塑料原料及模具等都相关系。

注射工艺和注射模设计专家讲座第29页3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算

2、成型零件尺寸计算

下列图所表示为塑件尺寸与模具

成型零件尺寸关系，模具成型

零件尺寸决定于塑件尺寸。

塑件尺寸

型腔尺寸

型芯尺寸

注射工艺和注射模设计专家讲座第30页3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算

2、成型零件尺寸计算

成型零件工作尺寸要求

成型零件工作尺寸计算

注射工艺和注射模设计专家讲座第31页3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算

2、成型零件尺寸计算

螺纹型芯和螺纹型环塑件尺寸与模具成型零件尺寸关系下列图所表示。

螺纹型芯塑件尺寸与成型零件尺寸关系螺纹型环塑件尺寸与成型零件尺寸关系注射工艺和注射模设计专家讲座第32页3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算

2、成型零件尺寸计算

螺纹型芯和螺纹型环塑件尺寸与模具成型零件尺寸计算公式见下表注射工艺和注射模设计专家讲座第33页3.5成型零件设计3.5.2凹模壁厚及底板厚度设计

为了确保所设计模具含有足够刚度和强度，凹模壁厚及底板厚度满足要求，必须对型腔壁厚和底板厚度进行强度和刚度校核，来确定其详细尺寸。

1、需要总体考虑问题

模具型腔壁厚计算应以成型过程中型腔受到最大压力为准。

大型模具型腔主要问题是刚度不足，型腔壁厚应以满足刚度条件为准，即型腔在各种受力形式下受到最大应力值不得超出模具材料许用应力。

小型模具型腔主要问题是强度不足，型腔壁厚应以满足强度条件为准，即使型腔弹性变形最大值不超出允许变形量。注射工艺和注射模设计专家讲座第34页3.5成型零件设计3.5.2凹模壁厚及底板厚度设计

2、预防产生溢料

应在确保不产生溢料前提下，将允许模具型腔配合面产生最大间隙值作为型腔刚度条件。

3、确保塑件尺寸精度

型腔允许变形量需要依据塑件尺寸和公差值来确定，由塑件尺寸精度确定刚度条件。

4、确保塑件顺利脱模

型腔弹性变形量应小于塑件壁厚收缩量。注射工艺和注射模设计专家讲座第35页3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计

成型零件包含型腔、型芯、各种成型杆和成型环。型腔总体结构应依据塑料性能和塑件形状、尺寸及使用要求等确定。

1、镶嵌式型腔

注射工艺和注射模设计专家讲座第36页3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计

2、镶嵌式型芯

注射工艺和注射模设计专家讲座第37页3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计

3、螺纹型芯与螺纹型环 1）螺纹型芯 2）螺纹型环

注射工艺和注射模设计专家讲座第38页3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计

1、导向机构作用

导向机构主要有导柱导向和锥面定位

两种形式，主要作用： 1）定位作用

2）导向作用 3）承受载荷

2、导向机构设计

导柱导向机构主要由导柱和导套组成，依据详细模具结构，导柱既能够设置在动模一侧，也能够设置在定模一侧。

注射工艺和注射模设计专家讲座第39页3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计

2、导向机构设计 1）导柱

导柱结构形式各种多样。如右边图(a)所表示为

无导套导柱；图(b)所表示为有肩导柱；图(c)所表示为导柱用于需要固定在两块板上有导套导向机构。

导柱通常都均布在模具分型面四面，导柱中心

至模具边缘应有足够距离，以确保模具强度。导柱

布置可采取等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称

布置方式，以下列图所表示。注射工艺和注射模设计专家讲座第40页3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计

2、导向机构设计

2）导套

导套内径、导向部分长度以

及固定部分长度取决于导柱直径

及导向部分长度。

导套材料可用与导柱相同材

料或用铜合金等耐磨材料制造，导套

硬度应略低于导柱硬度，这么能够

减轻磨损。

右图为导套惯用结构形式注射工艺和注射模设计专家讲座第41页3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计

2、导向机构设计

2）导套

导柱导向机构在合模时即使对中性

好，但因为导柱与导套有配合间隙，定位

精度不可能很高。另外，当注射成型侧

向压力很大时，轻易造成导柱弯曲变形，

甚至使导柱卡死。所以对于较大模具须

增设锥面定位导向装置。该装置结构简单，

定位精度高，轻易调整，便于更换，如右

图所表示。

锥面定位导向机构

1—动模；2—导套；3—锥形柱；4—定模注射工艺和注射模设计专家讲座第42页3.6运动机构设计3.6.2推出机构设计

在注塑成形每个周期中，

将塑料制品及浇注系统凝料从模

具中脱出机构称为推出机构，

也称为顶出机构或脱模机构。推

出机构动作通常由安装在注塑

机上机械顶杆或液压缸活塞

杆来完成。

1、推出机构结构

推出机构普通由推出零件、

复位零件和导向零件组成，如右

图所表示。

1—推杆；2—支撑钉；3—拉料杆；4—导套；5—导柱；6—复位杆；7—推板；8—推板固定板注射工艺和注射模设计专家讲座第43页3.6运动机构设计3.6.2推出机构设计

2、推出机构分类

按动力起源分类可分为手动推出、机动推出、液压或气动推出三种推出形式。

1）手动推出机构

2）机动推出机构3）液压或气